海岸带

Johnson的海岸演化图
老年期全面侵蚀
现代的海岸演化图式
垂直海岸的泥沙运动
起动流速—— 当海岸带的底部水流达到某一数值时, 海底泥沙发生运动。使泥沙颗粒开始 运动的流速，称为起动流速。
起动流速
沉积临界流速
1936
颗粒开始搬运（侵蚀）所需要的流速比继续 搬运需要的流速大。因为处于静止状态的颗 粒需要克服重力和颗粒间粘结力 砂质(0.05-2mm间)的颗粒需要的起动流速最 小，且起动流速与沉积临界流速间的差距不 大．砂粒在流水中搬运最活跃，易搬运易沉 积，多跳跃 >2mm粗颗粒的起动流速和沉积临界流速也 相差很小，但流速值本身很大，随粒径增大 而增大．砾石很难长距离搬运，多滚动
推移 跃移 悬移 泥沙运动的方式与流速和颗粒大小有关 —— 同一颗粒，流速较低时，以推移方式运动； 流速较大时，以悬移方式运动，介于两者之间以跃 移为主。 ——较粗的沙粒和砾，一般以推移为主，而细粒的泥 质海岸一般以悬移为主
泥沙运动的方式
低流态 沙纹 缓流 Cross-laminated and cross-bedded sand Fr<1
横向的
流向 斜伏的 同相位的
横向蜿蜒的
横向链状的
舌状的
尖头状的
新月形的
中立线的概念
中立线是理解复杂的海岸泥沙运动的理论概念
波峰通过时水质点的运动速度（向岸速度）大于波 谷通过时的速度（离岸速度）；向岸速度大于向海 的回流速度，但向岸要克服重力作用。
平衡剖面与中立线
颗粒运动时对岸坡底 部有一定的侵蚀作用， 而在中立线两侧形成 两个侵蚀区，其外侧 是堆积区，分别形成 沿岸沙堤和水下沙堤。
中立带
曾柯维奇，1946年接受这一概念，并把它发展成为沉积物横向运移的模式
原始岸坡与海岸的侵蚀堆积
海岸坡度和砂体的位置
泻湖
坡度的变化使砂体形成的位置不同； 水下和陆上是一个整体
大小不同的沙粒运动和海岸垂直层序
粗细不同的沙粒共存，粗颗粒向岸运动，细 颗粒向海运动，海岸剖面上向海泥沙变细。
平行岸线的泥沙运动
港湾海岸上的波浪折射
滨海砂体的形成
容量：单位时间内沿岸流能够搬动的沉积物最大数量； 强度：沿岸流实际携带的沉积物数量 饱和度：强度/容量，不饱和：侵蚀；饱和：沉积
四 、 波 影 区 的 沙 嘴 堆 积
波动底流速的不对称和海岸砂体的特征
深水波
• 几个速度：
• 水质点的轨道速度u=π H/T;
• 波速c=squa(gL/2π ) • 波动周期T=L/c
浅水波
水质点运动轨道是椭圆，水平半径不变，垂直半径 不断减小，在海底水质点做往返运动 随水深变浅，波长缩短，波高增大，最后形成破浪 波速：c=squa(gd )，g为重力加速度，d为深度 水质点的最大速度V=(H/2d)c 由于底摩擦作用，随着水深逐渐变浅，波峰处的水 质点前进速度将大于波谷处的水质点向后运动速度， 水质点的运动轨迹因此破坏，当水深等于波高1.3倍 时，波浪将发生倾倒，形成破浪。
单向水流流 速与床沙形 态/底形
Fr弗劳德数：惯性力与 重力之比 平坦床砂→沙纹→沙浪 →沙丘→低角度沙丘→ 平坦沙床→逆行沙丘→ 流槽和凹坑
沙丘 Fr≈1 逆行（反）沙丘 Rounded mounds Fr>1 高流态 冲坑，溜／流槽
急流
Current Ripple 流水波痕
单向水流作用于非粘性表面形成。纵剖面上 不对称，具有平缓的迎流坡和相对陡峭的背 流坡。 脊线形态随水流速度、水深变化而变化。水 深减小、流速加大，脊线由简单平直变化到 复杂弯曲及不连续的形状。 波长多不超过60cm，一般<30cm，波高0.36cm,波痕指数>5，多5-8。 以中砂、细砂和粉砂为主。
Oscillation ripple 振荡波痕
水体底面上由波浪作用形成的波痕，多表现为宽缓圆滑的对称波谷和对称 的尖锐波峰．波峰多平直或弯曲，容易分叉．波长：10cm－２m，波高325cm。
Current and wave ripples
Current ripple vs wave ripple
区分直脊流水波痕和不对称浪成波痕 - 直脊流水波痕的不对称指数可以超过不对称 浪成波痕的最大值（3.8）； - 不对称浪成波痕的波脊显示音叉状分支，流 水波痕的波脊不分叉，但可以中断，前者规 则； - 波痕指数小于5时只能是不对称浪成波痕， 波痕指数大于15时，只能是流水波痕。
水流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ痕和沙丘分类
细颗粒的起动流速与沉积临界流速的差值随 颗粒变小而增大，粉沙尤其是粘土一经搬运 很难沉积，可以长期悬浮搬运． 一旦沉积则很难再呈分散状态而搬运，若流 速急剧变化，他们可以被冲刷成粉沙质或泥 质碎块而搬运．在河流沉积以及海洋或湖泊 的破浪带、潮汐带的沉积中常见冲刷成因的 泥屑（泥砾）碎屑。
泥沙运动的方式
海岸带划分
第三章
海岸带
第二节 海岸泥沙运动和滨海砂体的形成
深水波与浅水波
深水波：水深大于1/2波长 浅水波：水深小于1/2波长
深水波 浅水波
水质点运动的方向和速度
波浪传播方向
波峰处水质点水平运动的速度最大，方向与波浪传播方 向相同；波谷处水质点运动的水平速度最大，方向与波浪 传播方向相反。 半波面/静水面处是水质点运动方向转换之处，这里是水 质点垂直运动速度最大之处，波峰之前向上运动，波峰之 后向下运动。在波浪传播的过程中，水质点运动方向和速 度均发生周期性的变化。
不对称波痕
不对称指数：迎流坡与 背流坡的水平投影比
背流坡
迎流坡 滑面顶点/折点
背流面崩落
再触及点
Wave ripple 浪成/对称波痕
多对称状，波峰尖锐，波谷圆滑 波痕指数一般5-10。 规模与波浪的传播速度、沉积物的粒度和水 深有关。 不对称浪成波痕具有陡峭的背流坡和较缓的 迎流坡。波长1.5-100cm，波高0.3-20cm， 波痕指数多6-8，不对称指数1.1-3.8。
浅水波浪水质点运动轨迹的变形
• 若波峰通过和波谷通过的时间均为T/2,波峰 通过时水质点的运动速度大于波谷通过时的 速度 • 波动底流速的不等（不对称）：实验和观测 表明，波峰通过的时间小于T/2,波谷通过的 时间大于T/2，流速的差异更大。
波动底流速不对称的重要性
Cornaglia (1881) 发现波动底流速的不对称 现象，并用它解释海底泥砂的运动 ，但他的 数学推导是错误的，因而长期被埋没了。 Zenkotvich (1946,1962)将此概念应用到海 岸地貌的解释上，形成了原苏联的海岸地貌 学派。 Johnson (1919) 海岸演化旋回的老年期是海 岸全面侵蚀，这点受到了批评。实际上是忽 视了波动底流速不对称的概念。